_ Tehnica AI promovează verdele producerea de hidrogen folosind elemente chimice mai abundente

O echipă de cercetare NIMS a dezvoltat o tehnică AI capabilă să accelereze identificarea materialelor cu caracteristici dezirabile. Folosind această tehnică, echipa a reușit să descopere materiale de înaltă performanță pentru electrozi de electrolizor de apă, fără elemente din grupul de platină - substanțe considerate anterior a fi indispensabile în electroliza apei. Aceste materiale pot fi folosite pentru a reduce costul producției pe scară largă a hidrogenului verde - o sursă de energie de ultimă generație. Cercetarea a fost publicată în ACS Central Science.

Producerea pe scară largă de hidrogen verde folosind electrolizoare cu apă este un mijloc viabil de a obține neutralitatea carbonului. Electrolizoarele de apă disponibile în prezent se bazează pe elemente scumpe și rare din grupul de platină ca principale componente ale electrocatalizatorului pentru a accelera reacția de evoluție lentă a oxigenului (OER) - o reacție electrolitică a apei care poate produce hidrogen.

Pentru a rezolva această problemă, cercetarea este în curs de dezvoltare pentru a dezvolta electrocatalizatori OER mai ieftini, fără grup de platină, compuși din elemente chimice relativ abundente compatibile cu producția de hidrogen verde la scară largă. Cu toate acestea, identificarea compozițiilor chimice optime ale unor astfel de electrocatalizatori dintr-un număr infinit de combinații posibile s-a dovedit a fi extrem de costisitoare, consumatoare de timp și de muncă intensă.

Această echipă de cercetare NIMS a dezvoltat recent o tehnică AI capabil să prezică cu precizie compozițiile materialelor cu caracteristici de dorit prin schimbarea modelelor de predicție în funcție de dimensiunile seturilor de date disponibile pentru analiză.

Folosind acest AI, echipa a reușit să identifice materiale electrocatalitice OER noi, eficiente din aproximativ 3.000 de materiale candidate într-o singură lună. Pentru referință, evaluarea manuală, cuprinzătoare a acestor 3.000 de materiale s-a estimat că va dura aproape șase ani.

Aceste materiale electrocatalitice nou descoperite pot fi sintetizate folosind doar elemente metalice relativ ieftine și abundente: mangan (Mn), fier ( Fe), nichel (Ni), zinc (Zn) și argint (Ag). Experimentele au descoperit că, în anumite condiții, aceste materiale electrocatalitice prezintă proprietăți electrochimice superioare oxizilor de ruteniu (Ru), materialele electrocatalitice existente cu cea mai mare activitate OER cunoscută.

În scoarța terestră, Ag este elementul cel mai puțin abundent dintre cele care constituie materialele electrocatalitice nou descoperite. Cu toate acestea, abundența sa crustă este de aproape 100 de ori mai mare decât Ru, ceea ce indică faptul că aceste noi materiale electrocatalitice pot fi sintetizate în cantități suficient de mari pentru a permite producerea în masă a hidrogenului folosind electrolizoare cu apă.

Aceste rezultate au demonstrat că această tehnică AI ar putea fi folosit pentru a extinde limitele inteligenței umane și pentru a accelera dramatic căutarea materialelor de performanță superioară. Folosind tehnica, echipa intenționează să-și accelereze eforturile de a dezvolta noi materiale - în principal materiale pentru electrozi pentru electrolizor de apă - pentru a îmbunătăți eficiența diferitelor dispozitive electrochimice care contribuie la neutralitatea carbonului.

Acest proiect a fost realizat de către o echipă de cercetare NIMS condusă de Ken Sakaushi (cercetător principal) și Ryo Tamura (leader de echipă). Această lucrare a fost realizată împreună cu un alt proiect intitulat „Căutare cu randament ridicat pentru catalizatori de electroliză a apei de mare prin combinarea experimentelor automate cu știința datelor” în cadrul domeniului de misiune a Programului JST-Mirai, „societate cu emisii scăzute de carbon”.

(Fluierul)